Legjobb válasz
Legjobb a kérdésére könnyen érthető példával válaszolni. Lássuk, mi történik, amikor egy lekötött labdát körbe lendítek a feje fölött.
Egyelőre figyelmen kívül kell hagynunk a gravitációt. A labdára egyetlen erő a a húr feszültsége . Ez az erő mindig sugárirányban befelé irányul a húr mentén, a kezem felé. Más szavakkal, a megkötött tárgyra ható, kör alakú úton haladó erő mindig a Ezenfelül a gömb sebessége állandó nagyságú (sebesség) és mindig a kör érintője.
Tegyük fel, hogy gyorsabban lendülök és lassan növelem a fordulatok számát, a labda gyorsabban haladjon, és ez szöggyorsulás.
Ha gyorsulás van, erő van. Ha egy objektum centripetális gyorsulást tapasztal, egy centripetális erőt kell rá kifejteni, ennek az erőnek a vektora hasonló a gyorsulási vektorhoz: állandó nagyságú, és mindig sugárirányban mutat befelé a kör közepéig, merőleges a sebességvektorra. A kötélfeszültség az, ami példánkban biztosítja a centripetális erőt.
A centripetális gyorsulás a sebesség irányának változásának felel meg, nem pedig a sebesség (sebesség) nagyságának változásának. Tegyük fel, hogy a megkötött labdát másodpercenként állandó, egy fordulattal lendítem, nincs sem szöggyorsulás, sem tangenciális gyorsulás. De van centripetális gyorsulás . A lekötött labda kör alakú utat követ. Sebességvektora változik. A mutatott irány minden pillanatban változik, amikor körbe lendítem, és a gyorsulás befelé mutat a kezem felé.
Ezután, amikor a lekötött labdát körben lendítem a feje fölött, tegyük fel, hogy elengedem , a labdára már nem hat centripetális erő. Ez az első mozgási törvény szerint: ha egy tárgyra nem hat nettó erő, akkor állandó sebességgel mozog. Tehát amikor elengedem a húr, a labda egyenes vonalban fog haladni, a kör érintésében azzal a sebességgel, amely akkor volt, amikor elengedtem. A körútja mentén tangenciális gyorsulás lesz, amely megegyezik a sugárral és a szöggyorsítással megszorozva.
Mivel a centripetális gyorsulás a sugár mentén van irányítva, sugárirányú gyorsulás néven is ismert.
Válasz
A2A: Mi a különbség a tangenciális, a szög és a centripetális gyorsulás között, és egy körben mozgó test mikor fogja birtokolni őket?
Tegyük fel, hogy forgó rotorod van. A fordulási sebesség sokféle egységben fejezhető ki: RPM, fok másodpercenként, radián / perc, napi fordulat. Ha ez a forgási sebesség az idő függvényében változik, akkor szöggyorsulás következik be. Ez a szöggyorsulás sokféle egységgel kifejezhető. Lehet fok / másodperc / óra, ami azt jelenti, hogy óránként annyi fokkal nő a szögsebesség másodpercenként. Egy autó motorjának fordulatszáma 500 ford / perc sebességgel nőhet. Dinamikai problémák esetén gyakran használunk rad / s másodpercenként. Tehát ez rad / s ^ 2. Ebben az esetben a rotor minden pontja ugyanazt a szöggyorsulást éli meg.
Ha most a rotor egy pontját nézzük, amely valamivel r távolságra van a tengelytől, akkor tangenciális gyorsulása lesz a kör mentén. az út, amely megegyezik a test szöggyorsulásának szorzatával. Gyakran használjuk a görög szimbólumot, az alfát a szöggyorsításhoz. Tegyük fel, hogy alfa = 4 rad / s ^ 2 és r = 0,5 m. Ekkor ennek a pontnak tangenciális gyorsulása 2 m / s ^ 2 lesz. Ez ugyanaz a gyorsulási egység, mint amit a gravitációnál használunk (9,81 m / s ^ 2). Ez a 2 m / s ^ 2 úgy értelmezhető, hogy a sebesség másodpercenként 2 m / s. A rotor minden pontján, kivéve a közvetlenül a forgástengelyen lévő pontokat, tangenciális gyorsulás lesz, valahányszor a rotor egészének szöggyorsulása van.
A centripetális gyorsulás olyan gyorsulás, amely inkább a sebesség irányának megváltoztatásának felel meg. mint a sebesség (a sebesség nagysága) megváltoztatása. Tekintsük ugyanezt a rotor r = 0,5 m-es pontját. Tegyük fel, hogy a rotor állandó 3 rad / s sebességgel forog. Nincs szöggyorsulás és nincs tangenciális gyorsulás. De van centripetális gyorsulás. A lényeg egy kör alakú utat követ. Sebességvektora változik. A mutatott irány minden pillanatban változik, ahogy körbe megy. Kifejezhetjük a sebességvektor változását m / s / sec-ban.Ez egy gyorsulás, és ezeket az egységeket m / s ^ 2 -ként írjuk, mint a gyorsulást az út mentén, kivéve, hogy ezúttal a gyorsulás, amely szintén vektor, befelé mutat a kör közepe felé. A forgórész minden pontján a tengely kivételével centripetális gyorsulás lesz, amikor a forgórész megfordul.